盾构机自动导向系统坐标解算新方法.pdf

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1、第6期矿山测量No．62014年l2月MINESURVEYINGDec．20l4doi：10．3969／j．iesn．1001—358X．2014．06．13盾构机自动导向系统坐标解算新方法徐凯帆，黄小斌(1．广东省重工建筑设计院有限公司，广州510034；2．杭州杭港地铁有限公司，杭州310017)摘要：针对演算工房盾构机自动导向系统，结合盾构法施工测量的实际情况，提出盾构机自动导向系统解算的新方法。通过与导向系统的解算结果对比，肯定了此解算原理的准确性，通过在Excel中编辑盾构掘进坐标解算程序来计算盾构机掘进时的三雏坐标，可以应

2、用于自动导向系统坐标解算复核和人工法复测盾构姿态等。关键词：盾构法施工；自动导向系统；解算原理中圈分类号：TB22文献标识码；B文章编号：1001—358X(2014)06—0046—03目前，在国内盾构法施工中，盾构机的导向方法既利用测斜仪提供的盾构机俯仰角和回转角就可以解有人工测量法，也有自动导向法。自动导向法中的导向算出盾构机盾首、盾尾的三维坐标。通过与隧道设计系统多为国外开发，价格昂贵，且系统的核心原理通常线路进行对比。精确地计算盾构机相对隧道设计轴不对外公开，若施工过程中系统出现问题不能解决，则线的位置偏差。只有停工等待专业

3、人士维修，从而影响施工进度。本文2．1盾构机初始状态棱镜几何坐标的解算结合盾构法施工的实际情况，主要介绍日本演算工房盾在盾构机始发前，先利用人工测量法测出盾构机的构机自动导向系统解算的新方法。初始俯仰角和回转角以及盾首、盾尾和3个安装棱镜的三维坐标，通过ROBOTEC测量系统自带的软件Target-l盾构机自动导向系统简介Calc2。输入相关数据就可以计算出3个安装棱镜在盾日本演算工房盾构机自动导向系统包括RO—构机独立坐标系中的相对几何坐标，如图1盾构机独立BOTEC测量系统和测斜系统两部分，硬件设备主要坐标系示意图(注：图中是从后

4、方观察时的、y，距离为有伺服马达全站仪、测斜仪、反射棱镜以及盾构机信从刀盘(即盾首)面的距离)。息采集和传输设备等，电脑控制软件为ARIGATAYAx(+)一盾构法掘进管理系统。／／＼自动导向系统的全站仪安装在隧道管片顶部小—I＼号／吊篮上并采用强制归心。测量过程中自动发射探测激光束，通过安装在盾构机上棱镜反射的回光信号‘至全站仪感应器，全站仪立即测量棱镜的位置并将。数据传至导向系统控制计算机；测斜仪安装在盾体内，在掘进过程中，能快速的测量盾构机当前的俯仰【_)角和回转角，并将测量数据传至导向系统控制计算圈1盾构机独立坐标系示意圈机；

5、计算机获得上述同步数据后，通过控制软件精确在华东某市地铁盾构区间隧道施工中，采用小地计算盾构机相对隧道设计轴线的位置偏差，并通松公司生产的型号为TM634PMx一44加泥型土压平过图表显示在控制面板上嵋。衡盾构机，其自身配有日本演算工房自动导向系统。在导向系统安装调试时，将1号和2号棱镜安装在2盾构机自动导向系统解算方法盾构机支撑环法面上部中心两侧，3号棱镜安装在盾在盾构掘进过程中，导向系统只需要测出其中2尾处管路支架上(盾尾外)，盾构机初始测量数据列个棱镜(盾尾处3号棱镜必须测量)的三维坐标，再于表1中。46第6期徐凯帆等：盾构机自

6、动导向系统坐标解算新方法2014年l2月2．2盾构机平面坐标解算Y)为棱镜几何坐标。则有：S="+7-，'，T，=参数定义：设盾构机初始姿态测量时棱镜几何tan’(Yl／xI)；s3=i+-，'T，3，3=tan(Y3／x3)。坐标为：(l，Yl，1)、(2，Y2，：2)、(3，Y3，3)；测量时在盾构掘进施工过程中，则有：盾构机的回转角为0测量，俯仰角为妒量，1号棱镜三1号棱镜到对应盾构机轴线点的平面距离为：维坐标为(。，y。，Z。)，3号棱镜三维坐标为(，，】，3，S1z，)，盾构机盾首三维坐标为(盾首，y盾酋，z盾首)，盾．轴S

7、l×sin(ON!+01)3号棱镜到对应盾构机轴线点的平面距离为：尾三维坐标为(詹尼，y詹尾，z盾尾)。S3．轴=IS3×sin(量+3)I如图2所示，盾构机平面坐标的解算实质是根1号棱镜到对应盾构机轴线点的方位角为：据1号棱镜实测坐标推出其对应盾构机轴线点的坐al一轴1—3—64-Ir／2标，然后再根据其对应盾构机轴线点到盾首、盾尾的式中：0c。．，为1号棱镜到3号棱镜的方位角，可平面距离推出盾构机盾首、盾尾的平面坐标。这里根据实测棱镜坐标由坐标反算得出；0为1号棱镜到必须注意，计算时应考虑盾构机回转角和俯仰角对3号棱镜方向与盾构机

8、轴线的夹角，且：6=sin平面距离的影响。(AS／S。一，)，其中．s。一，为1号棱镜到3号棱镜的平面距离，可根据实测棱镜坐标由坐标反算得出，为1号誓曹J，～棱镜、3号棱镜到对应盾构机轴线点的平面距离之和，且：AS=Sl